Le alghe possono attenuare gli effetti del riscaldamento globale?

Il riscaldamento globale è ormai sotto gli occhi di tutti ma, mentre cerchiamo soluzioni alternative per mitigarne gli effetti, la natura, ancora una volta, ci viene in supporto. L’University Malaysia Sabah e la Xiamen University Malaysia hanno condotto una ricerca bibliografica sulle alghe, pubblicata su Renewable and Sustainable Energy Reviews, che ne approfondisce il potenziale applicativo.

Caratteristiche e ambiti applicativi delle alghe

Le alghe sono organismi procarioti ed eucarioti di natura tallofita – privi di steli, foglie e radici – che contengono clorofilla-a, il pigmento che conferisce loro il colore e che le rende attori fondamentali delle reti alimentari sulla terra. Vivono in diversi habitat a patto che vi sia acqua, dalla quale dipendono per la sopravvivenza, perché i loro corpi vegetativi primitivi sono privi del sistema vascolare. Infine, la loro capacità di assorbire CO2 evidenzia un aspetto fondamentale per contrastare il riscaldamento globale e che ci riconduce al nostro studio. Le due università malesi hanno individuato diversi ambiti – attuali e potenziali – in cui le alghe possono essere impiegate:

  • Cattura e immagazzinamento del blue carbon;
  • Agricoltura oceanica rigenerativa;
  • Integratori proteici ​​ad uso umano;
  • Potenziale terapeutico dei composti bioattivi delle alghe;
  • Produzione di foraggio per gli animali e integratori per il suolo;
  • Conversione in biocarburanti e plastica rinnovabile.
n foto l'alga clorella, appartenente alla famiglia delle Chlorellaceae, utilizzata per la fabbricazione di integratori alimentari e medicinali naturali.
Figura 1 – In foto l’alga clorella, appartenente alla famiglia delle Chlorellaceae, utilizzata per la fabbricazione di integratori alimentari e medicinali naturali. (Fonte: ideegreen.it)

Cattura e immagazzinamento del blue carbon

Il carbonio blu è il carbonio catturato e immagazzinato dagli oceani e dagli ecosistemi costieri, nello specifico quelli algali che, insieme al sequestro di CO2, salvaguardano l’habitat di altri organismi marini. Infatti, diversi studi sostengono che buona parte delle alghe viene esportata dal suo habitat e sedimenta sulle superfici oceaniche profonde per lunghi periodi. Diversi paesi, che hanno dato il via alle prime sperimentazioni sulle aree costiere ricche di carbonio blu – foreste di magrovie, saline e praterie di fanerogame – hanno fatto maturare l’idea di un potenziale applicativo delle alghe nella mitigazione degli effetti del riscaldamento globale.

L’agricoltura oceanica rigenerativa

L’agricoltura oceanica rigenerativa è un sistema di allevamento in policoltura di alghe, molluschi, cozze e capesante – capaci di sequestrare il carbonio – con l’obiettivo di rinvigorire gli habitat marini. I molluschi fungono da “spazzini” dell’oceano, perché si alimentano con micronutrienti come l’azoto e aumentano i livelli di ossigeno in acqua. Le alghe, invece, lo generano attraverso la fotosintesi e aiutano la vita marina a reagire all’aumento delle temperature oceaniche. Considerando la compatibilità tra i vari ecosistemi, potrebbero essere ubicate in aree povere di ossigeno e acidificate, ma anche in aree erose dalla costa.
Inoltre, l’allevamento limita il bioaccumulo di metalli pesanti e permette di raccogliere la biomassa prima che si decomponga – e che quindi rilasci il carbonio. Il mancato uso di fertilizzanti, acqua dolce o seminativi fa sì che tale agricoltura sia più sostenibile rispetto a quella terrestre. Per ora si sostiene che assorbe circa 1500 tonnellate di CO2/km2 /anno (l’equivalente emessa da circa 300 cittadini cinesi), ma non si sa fino a che punto possa mitigare il riscaldamento globale.

Misurazione delle dimensioni di un mazzo appena piantato di Eucheumatopis isiformis nell'ambito di un progetto di ricerca guidato da Loretta Roberson del Laboratorio Biologico Marino, di Woods Hole, Massachusetts per ridurre l'impatto del riscaldamento globale. (Fonte: algaeplanet.com).
Figura 2 – Misurazione delle dimensioni di un mazzo appena piantato di Eucheumatopis isiformis nell’ambito di un progetto di ricerca guidato da Loretta Roberson del Laboratorio Biologico Marino di Woods Hole, Massachusetts
(Alghe e riscaldamento globale, Fonte: algaeplanet.com).

Integratori proteici ad uso umano

L’elevata capacità proliferativa rende le alghe la fonte alimentare del futuro, perché possono generare cibo adeguato all’uomo e foraggio per gli animali, riducendo lo sfruttamento della terra per l’agricoltura terrestre. In Giappone e in altri paesi sono considerate un alimento a tutti gli effetti. Porphyra tenera e Palmaria palmata hanno un contenuto proteico maggiore dei legumi, perfino della soia, che per ogni specie varia tra le stagioni. Le alghe rosse mostrano quello più elevato (il 47% in peso secco), seguite da quelle verdi (fino al 26% in peso secco) e brune (fino al 15% in peso secco). Per questo, la loro introduzione nelle diete – sotto forma di integratori nutrizionali – potrebbe sopperire eventuali carenze.

Potenziale terapeutico dei composti bioattivi delle alghe

Studi recenti sostengono che questi organismi apportano numerosi benefici alla salute, grazie alle proprietà antibatteriche, antivirali e antifungine. Le alghe producono componenti biologicamente attivi come peptidi, polisaccaridi, lipidi e polifenoli. Uno di questi, la carnosina, è in fase di sperimentazione per la cura del diabete, del morbo di Alzheimer e dell’aterosclerosi. I composti benefici, insieme all’elevano tenore di carboidrati e la quantità esigua di grassi, rende le alghe idonee per la fabbricazione di integratori e alimenti funzionali. Infatti, i pigmenti di ficocianina e delle alghe rosse sono già in commercio in Giappone, dove sono utilizzati anche come coloranti alimentari. Affinché questo si estenda a tutti i paesi, saranno necessari ulteriori test che ne accertino tossicità, interazioni con altri alimenti e meccanismo d’azione. Uno degli ostacoli più grandi è quello socioeconomico che, specie in un paese tradizionalista come l’Italia, richiede un adattamento e una fiducia nell’utilizzo di un prodotto assente nella cultura alimentare.

Produzione di foraggio per gli animali e integratori per il suolo

In Norvegia, Islanda e Finlandia sono secoli che le alghe fungono da mangime per animali. In passato il pascolo era limitato alle zone costiere ma, grazie alle tecnologie odierne, possiamo essiccarle, polverizzarle e trasformarle in mangimi ovunque. Le fabbriche si moltiplicano di giorno in giorno in tutto il mondo, perché sono stati riscontrati i benefici delle alghe:

  • Migliore qualità del prodotto,
  • Maggiore crescita degli animali,
  • Rafforzamento del sistema immunitario di mucche, maiali, pecore, polli e pesci.
  • Riduzione delle emissioni di metano enterico derivante dalla digestione dei ruminanti.

Specie “antimetanogeniche”, come Asparagopsis taxiformis sintetizzano e incapsulano analoghi del CH4 alogenati (bromoformio e il dibromoclorometano) in specifiche cellule ghiandolari. In una ricerca australiana su macroalghe selezionate, A. taxiformis ha ridotto il metano del 98,9%, tra i principali gas responsabili del riscaldamento globale; nel foraggio, ha invece ridotto il rilascio di questo gas enterico dei ruminanti di oltre l’80% e ha incrementato il peso degli animali (dai 224 kg ai 236 kg).

Le alghe sono state proposte anche come alternativa agli antibiotici e integratori per il suolo.

Infatti, nelle piante migliorano la produttività, perché favoriscono l’allungamento dei germogli e delle radici, la germinazione rapida dei semi e non solo. Le piante assorbono meglio nutrienti e acqua e diventano più resistenti a gelo, salinità, parassiti e agenti fitopatogeni. Infatti, gli agricoltori che hanno combinato estratti algali con meno della metà dei loro normali apporti chimici – causa della comparsa dei parassiti e degli agenti patogeni – hanno migliorato i raccolti. In un’altra ricerca, le piante di peperone dolce e pomodoro trattate con estratti di A. nodosum in combinazione con fungicidi sicuri, erano più resistenti alle malattie e presentavano una maggiore resa totale vendibile complessiva. Bisognerà valutare, tuttavia, le potenziali ripercussioni sugli animali di una dieta solo a base di alghe.

Figura 2 – Foto di alghe rosse, genere Asparagopsis taxiformis, scattata a 40 metri di profondità a largo di Ras il-Ħobż, sulla costa meridionale di Gozo. Quest'alga potrebbe attenuare il riscaldamento globale con la produzione di biocarburanti. (Fonte: atlantisgozo.com).
Figura 3 – Foto di alghe rosse del genere Asparagopsis taxiformis, le più promettenti contro il riscaldamento globale, scattata a 40 metri di profondità a largo di Ras il-Ħobż, sulla costa meridionale di Gozo. (Alghe e riscaldamento globale, Fonte: atlantisgozo.com).

Conversione in biocarburanti e plastica rinnovabile

Le foreste di macroalghe – che coprono il 9% della superficie oceanica globale – possono produrre biometano sufficiente per soddisfare le esigenze energetiche dei combustibili fossili, causa principale del riscaldamento globale. Esse rimuovono fino a 53 miliardi di tonnellate di CO2 dall’atmosfera all’anno, derivanti dalla produzione di biogas e dai livelli di scarico della combustione del biometano. Le alghe soddisfano la domanda di energia a lungo termine e, a differenza delle colture terrestri, hanno una produttività superiore per tre ordini di motivi:

  • Quantità di biomassa
  • Forte capacità di agricoltura di massa
  • Contenuto lipidico e di carboidrati più elevato

Infine, non hanno bisogno di terreni agricoli. Questo limita la concorrenza con le colture alimentari e lo sfruttamento eccessivo del suolo. In uno studio su alghe raccolte dalla costa del Mediterraneo nordoccidentale, Dilophus fasciola ha soddisfatto i valori raccomandati delle norme internazionali sul biodiesel. Un altro studio condotto su 22 specie raccolte vicino alla baia di Abu Qir (Alessandria), sostiene che l’Ulva intestinalis è la migliore per la produzione circolare di biodiesel-diometano.

Le bioplastiche risalgono al XIX secolo

L’idea delle bioplastiche nacque nell’intento di sostituire l’avorio e la plastica a base di caseina, ma fu superata dall’avvento dell’industria petrolchimica, molto più accessibile e, al contempo, più inquinante. Ad oggi, solo l’Europa produce 23 milioni di tonnellate di imballaggi in plastica all’anno. Le bioplastiche non si accumulano nell’ambiente, sono degradate da microrganismi del suolo (batteri e funghi) e sono atossiche per l’uomo, gli animali e l’ambiente. La coltivazione delle alghe potrebbe essere un’alternativa perché, rispetto ai batteri, non necessitano di condizioni specifiche, attrezzature specializzate e abbondano in natura. I polisaccaridi primari – alginato, carragenina e agar – derivati ​​dalle varie specie, sono polimeri commestibili e biocompatibili. Questi, se combinati con altri polimeri biodegradabili, forniscono resistenza termica e meccanica alle bioplastiche – idonee per fungere da imballaggio per rivestimenti o involucri alimentari.

Conclusioni: pro e contro

Le alghe, quindi, possono essere sfruttate per diversi scopi e in diversi settori. Le loro capacità di sequestrare quantità abnormi di CO2, e di rifornire gli oceani di ossigeno, costituiscono l’asso nella manica contro il riscaldamento globale. Inoltre, un investimento simile costituisce una possibilità di guadagno concreta per molteplici soggetti – specie per le famiglie a basso reddito e i piccoli agricoltori nelle zone costiere – e sono i dati a parlare: nel 2019, 98 paesi hanno guadagnato un totale di 2,65 miliardi di dollari in valuta estera esportando idrocolloidi a base di alghe (1,74 miliardi di dollari) e alghe (909 milioni di dollari) [UN Comtrade, 2019]. Nel sud-est asiatico la loro coltivazione coinvolge in primis le donne e gli agricoltori nelle zone costiere, migliorando la qualità della vita nei paesi in via di sviluppo. Infatti, gli estratti di alghe rappresentano oltre un terzo della quota di mercato globale dei biostimolanti, ma vi sono ancora diversi ostacoli che ne limitano il commercio.

Le stagioni e i fattori ambientali come temperatura, salinità e luce ne influenzano la composizione biochimica. Questi aspetti, insieme alla regolamentazione nazionale delle aree costiere che autorizza solo lo sfruttamento di specie accessibili e invasive, influenzano la disponibilità di biomassa. I governi dovranno mobilitarsi per fornire competenze tecniche e imprenditoriali agli agricoltori che vogliono espandersi; al contempo, gli organismi di regolamentazione dovranno offrire esenzioni e incentivi fiscali agli stessi per poter acquistare le attrezzatture idonee. Concretizzare questo campo nascente, rendendolo un’opportunità tangibile agli occhi degli imprenditori dei paesi produttori di combustibili fossili, è l’unico modo per favorire la transizione verso un mondo più ecosostenibile.

Fonte:
  • Wilson Thau Lym Yong, Vun Yee Thien, Rennielyn Rupert, Kenneth Francis Rodrigues, Seaweed: A potential climate change solution, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 159, 2022, 112222, ISSN 1364-0321, https://doi.org/10.1016/j.rser.2022.112222.
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Alessandra Romano articolista

Alessandra Romano è nata a Napoli il 29 marzo 1999. Studia Comunicazione Scientifica Biomedica presso l'Università degli studi di Roma "La Sapienza". Scrive articoli per diverse riviste scientifiche e romanzi di genere fantasy e fantascientifico. Nel 2015 ha pubblicato "Il Potere dell’Indissolubilità" (Graus Edizioni); mentre nel 2018 ha creato "L’inchiostro nelle vene", blog personale su cui pubblica recensioni e riflessioni. Nel 2020 ha conseguito la laurea triennale in Culture Digitali e della Comunicazione presso l’Università degli studi di Napoli Federico II.

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